有限转角力矩电机电磁转矩与霍尔感应磁场研究

永磁式齿槽式集中绕组形式有限转角力矩电机一般具有较小的气隙,进而可以增加电机的气隙磁密幅值,提高力矩输出能力。根据这一优势,通过理论设计和有限元仿真软件设计出一种符合基本性能要求的旋转式直驱阀有限转角力矩电机,并研究了充磁方向、斜槽对齿槽转矩和输出转矩的影响,从而达到抑制转矩波动、改善转矩波形的目的。根据线性霍尔具有体积小、反馈信号线性度好等优点,选用线性霍尔接收信号,并研究霍尔位置和偏心距对霍尔波形畸变率的影响。研究表明,对霍尔波形进行优化后成功将谐波畸变率从最初的4.9%降低到0.1%以下,这在工程研究领域具有重要参考意义。

用于线性Hall检测的正弦化气隙磁场优化设计

转子位置检测是高精度伺服驱动系统中的一个重要环节。在所研制的微小型驱动单元中,采用线性HALL元件进行正弦化气隙磁场检测。文中建立了气隙磁场计算模型,研究了各种结构参数对磁场正弦性的影响,最后得到了不同磁极个数时永磁体最佳参数的简明规律,为工程实践提供了有价值的参考。

Pound-Drever-Hall稳频误差信号线性动态范围及灵敏度分析

在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,误差信号的线性动态范围和灵敏度是影响稳频效果的重要指标。为了对Pound-Drever-Hall激光稳频性能进行优化,本文理论分析了调制频率、FP腔镜反射率和腔长对动态范围及灵敏度的影响,并通过实验仿真进行定量讨论和优化。实验结果表明,调制频率、反射率和腔长都分别与线性动态范围的大小有着紧密的联系,通过对这些参数的正确选取,以及对精度和灵活性要求的综合考虑,可以提升稳频系统的效果;而且对调制深度的优化可以提高误差信号灵敏度。

Pound-Drever-Hall激光稳频系统线性化复频域建模及分析研究

Pound-Drever-Hall(PDH)稳频系统利用了调制光谱技术和外差探测技术,将激光频率锁定在F-P参考腔的中心频率上以实现稳频。鉴频曲线的线性区为PDH系统的频率快速捕获区。在此区域内,PDH误差信号与激光频率差成正比。本文建立了该频率快速捕获区的PDH稳频系统线性化复频域模型,研究了系统的稳定性和稳态误差。F-P参考腔作为稳频基准,其干扰对系统稳频性能影响极大。将F-P参考腔干扰作为噪声源,分析了系统的扰动误差。分析了系统动态性能,研究了频率锁定的暂态响应过程,给出了系统参数设计依据。

基于霍尔效应的微波功率线性测量技术研究

为了提高微波功率测量的准确性,文中将平面电磁波作用于霍尔器件,用解析方法得到了霍尔电压的直流分量与微波功率密度之间的线性关系。基于同轴线设计了通过式与吸收式两种型号的微波功率探测器。以同轴通过式为例,在0.1 mW~50.0 mW的微波功率测量范围内,探测器的线性度达98.28%,瞬态响应时间为3μs~6μs,频率响应范围为1 GHz~10 GHz。实验结果与理论分析结果一致,该新型探测器具有线性度好和响应速度快的特点,有望得到更为广泛的应用。

基于HallFOC的永磁同步电动机控制方法研究

分析了HallFOC估测转子位置角方法的基本原理,设计了一种基于最小二乘法线性插值与估测角度补偿器结合的HallFOC方法,利用该方法估测出的转子位置角度可以更平滑地追踪真实转子位置角度。仿真和实验结果均验证了该方法的有效性和正确性。

π-Hall子群的线性特征标的诱导

诱导特征标研究群G的特征标与它的子群的特征标之间的关系,其主要目的是利用G的子群已知的不可约特征标来获得G的一些不可约特征标,从而了解G的结构.McKay猜想断言:设G为任意有限群,p为任意素数,N为G的一个Sylowp-子群P在G中的正规化子,则G和N的p′-次不可约复特征标的个数恰好相等.显然N的每个p′-次不可约复特征标在P上的限制均为线性特征标.在研究G和N的p′-次不可约复特征标之间可能存在的典范对应时,Navarro于2003年在J.Alg上发表了关于Sylowp-子群P的线性特征标到N和G的诱导性质.本文利用特征标的诱导公式,通过研究群与子群的共轭类关系,将其中的Sylowp-子群替换为π-Hall子群,对Navarro文中的3个主要定理做了更进一步的推广,这同时是对McKay猜想π-形式的研究.

For Propulsion Applications It Is Possible to Utilize Both the Torque Output of the Rotor and the Reactional Torque Acting on the Stator of the Driving Electric Motor by Linearizing the Stator

This paper presents a novel idea of utilizing the reactional torque of the conventional electric motor as a linear output for propulsion in addition to the conventional torque output of the rotor. The idea is demonstrated by a theoretical proposal of linearizing the stator of one of the most used motors in Electrical Vehicles and Hybrid Vehicles. The proposed Linear Stator Motor is a simple modification without involving any functional change of the conventional motor. Though theoretical, the indicated possible input energy saving of more than 75% as compared to the conventional motor is no surprise, as by linearizing the stator, an almost equal linear propulsion output is added to the conventional rotor output. In addition to this remarkable saving in input energy, the proposed Linear Stator Motor that suits all types of vehicles, can maintain propulsion without the need for a mechanical transmission system. Also, in the case of watercraft and aircraft vehicles, no external mechanical propulsion drive system is required. It is just an internal force that can push the vehicle forward, backward, or laterally, while the conventional rotor output can be utilized for energy recovery by driving a DC generator.

Coupling of the Magnetostriction and Hall Effect in the Porous Magnetorheological Composite

The first part of this paper is presents a method for producing the composite which shows ferromagnetic, highly-elastic and electrically-conducting properties. This composite consists of ferromagnetic particles of the size 0.15-0.25 mm made of the chemically pure iron. The mentioned particles were dispersed in the elastic porous silicone the matrix with pores of the size 0.15-0.25 mm. Colloidal graphite particles of the size not exceeding 0.5 μm were added to the matrix to increase electrical conductivity. The production method consist in mixing particles of iron, graphite and sodium chloride with non-polymerized silicone and rinsing salt particles by water after the matrix polymerization. In its second part the paper provides a description of the measurement system for longitudinal magnetostriction and the Hall voltage. The magnetic field with the induction of ± 8 T produced by the Bitter type magnet was applied to the composite samples. The supplying voltage was applied to these samples and the Hall voltage was measured at the electrodes glued to them. The longitudinal magnetostriction was measured by means of the capacitor with a variable capacity placed at the upper surface of these samples. The linear magnetostriction exceeding ± 6 % and the Hall voltage reaching ± 5.5 nV were detected by the conducted measurements. Both the longitudinal magnetostriction and the Hall voltage show nonlinear changes and hysteresis lopes during the magnetic field application and the supplying current flow. The coupling of these changes and other regularities observed in the investigated composites and especially their non-linearity and hysteresis, are discussed in the final part of the paper.

永磁同步电机高精度线性霍尔检测技术研究

永磁同步电机转子位置检测在高精度伺服驱动系统中具有至关重要的作用。针对传统伺服电机位置检测时依赖于成本较高、可靠性低的光栅、磁栅等编码器,提出采用两组线性霍尔检测转子磁钢的方式,利用可编程逻辑器件(CPLD)实现电机位置检测,包括拉依达准则算法滤波、算数平均滤波、数据补偿技术,提高电机位置检测精度及系统可靠性。经实验验证,相比常规的位置检测电机磁钢的方式,电机速度波动降低75%。

永磁同步直线电机低成本霍尔位置检测装置研究

为低成本检测永磁直线同步电机动子位置,课题组提出一种新型霍尔传感器检测装置。该装置由一个附加的辅助磁钢和霍尔传感器组成;通过霍尔元件检测电机动子磁场,利用磁场信息计算动子位置;分析霍尔元件检测过程中可能的误差影响,并使用JMAG进行有限元分析,依据分析结果选择最佳安装位置。结果表明:通过分析计算相邻传感器的检测结果可以检测电机动子位置。该装置可以满足低成本检测电机动子位置的需求。

基于面包形磁钢的直线电机位置检测技术应用

针对传统直线电机位置检测精度严重依赖于光栅、磁栅、容栅等传感器本身精度且传感器的安装精度要求高、成本高等问题。基于磁场解析法对不同永磁体形状对线性霍尔的影响进行磁场分析,得出在不同检测距离磁场电角度与位置的关系。在此基础上提出能够实现精准位置检测的面包形永磁体结构,且基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)搭建直线电机位置反馈试验平台,以实现直线电机的高精度位置检测。结果表明,利用霍尔传感器感应所设计的面包形磁钢实现直线电机位置检测,具有安装方式影响小,系统可靠性高的优点,测试直线电机速度波动在5%以内,重复精度1.54μm。

永磁同步电机线性霍尔编码器角度处理方法

永磁同步电机的转子位置波动问题会严重地影响到输出扭矩的平滑性,增加了转矩脉动,因此降低转子位置的波动对整车动力平顺性和降低NVH都具有重要意义。本文从理论上分析了线性霍尔在角度转换中产生误差的类型,以及准确的转子位置对系统平稳运行的重要性。在此研究之上,提出了一种内嵌可变参数式的软件低通滤波器,将线性霍尔产生的信号输入该滤波器中,可以有效的抑制正余弦信号在幅值、偏置和正交性上的不一致所产生的角度误差。该算法提高了电机的系统效率,降低转矩脉动,使驾驶人员有更好的驾驶感受。

齿槽型有限转角力矩线性霍尔输出信号稳定性研究

线性霍尔作为齿槽型有限转角力矩电机常用的位置反馈器件,目前对其输出信号的稳定性研究很少。从其工作原理、感应磁场的特点提取出对其影响的相关因素;利用有限元分析手段,针对感应磁钢的安装位置及形状、不同电流下的绕组端部漏磁对其影响进行了分析,并利用样机进行了试验验证。为后续该类产品的工程应用提供设计依据。

基于磁编码器的车用转向电机控制系统设计

采用磁编码器作为电机位置传感器,装配上采用90°差分方式摆放,有效消除共模噪声,并对采样信号进行软件滤波处理。电机控制系统采用矢量控制,采用转速环和电流环闭环控制方式实时控制电机的转速和电流。在基于CKS32F103C8T6芯片的硬件平台上,实现了对转向电机的控制,实验表明,该系统具有良好的控制性能。

霍尔手柄磁铁选型与线性误差仿真分析

文中针对采用三维霍尔芯片MLX90333的电控手柄,借助COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件建立简化的手柄模型,在保持手柄转动中心与芯片相对位置不变的情况下,设置手柄摇杆顶端的磁铁为不同直径,并运用COMSOL的参数化扫描功能对手柄摇杆绕Y轴从-20°~20°的转动过程仿真分析,得到不同磁铁直径时霍尔芯片输出的信号曲线,分析芯片输出线性变化趋势与磁铁直径的关系,将仿真数据导出计算得到不同磁铁直径对应的霍尔芯片输出线性误差值,当磁铁直径为φ8时,线性误差值最小为-1.6%。

永磁同步电机用线性霍尔位置检测的误差补偿

针对基于线性霍尔传感器的高速永磁同步电机转子位置信号易受高次谐波干扰的问题,提出了硬件和软件上的补偿方法。根据线性霍尔传感器的转子位置解算原理,详细分析了永磁体磁钢充磁的不均匀、定转子间气隙温度的变化、霍尔器件的安装误差以及逆变器高频开关噪声等因素给转子位置检测带来的各种不利影响,在硬件上采取了相应的补偿措施,在软件上用正交锁相环(PLL)来消除霍尔位置信号中高次谐波的干扰,并给出了一种无需知道霍尔器件安装位置的转子角位置计算方法。在100 kW高速永磁同步电机上进行了实验,实验结果表明,正交PLL能有效抑制霍尔信号中的高次谐波分量,也验证了采用该方法能有效地估算出永磁同步电机高速旋转转子的角位置。

直驱式波浪发电系统能量跟踪控制

针对直驱式波浪发电系统输出功率波动特性以及直线电机动子往复运动特性,提出一种基于永磁直线电机动子运动方向判断方法的能量跟踪控制策略。首先,根据永磁直线电机数学模型进行仿真模型的搭建和分析,并基于仿真结果设计圆筒式永磁直线电机。进而,提出波浪发电能量跟踪控制策略,并搭建直驱式波浪发电系统整体仿真模型。最后,基于设计的圆筒式永磁直线电机搭建直驱式波浪发电系统硬件模拟平台进行实验研究。通过仿真和实验验证了永磁直线电机动子运动方向判断的方法和能量跟踪控制策略的有效性。

一种低成本的线性霍尔位置检测方法研究

为降低直线伺服系统的成本,提出了利用两个安装位置相差90°电角度的低成本线性霍尔元件检测电机位置的方法,对霍尔元件的安装位置进行了研究.采用有限元法对有铁芯和无铁芯两种结构的圆筒型永磁直线电机的气隙磁场进行了分析,通过对两个分析结果的比较,确定了铁芯影响气隙磁场的区域范围,分析了霍尔元件安装位置对电机位置检测精度的影响.在不同的霍尔元件安装位置条件下,进行了电机位置检测实验,实验结果与有限元分析结果吻合,确定了霍尔元件合适的安装位置.研究结果表明,通过选择合适的霍尔元件安装位置,可以提高该位置检测方法的检测精度.

线性霍尔传感器在直线位移中的应用

为了实现实时的无接触直线位移测量,通过线性霍尔传感器获取磁场强度信号,采用定时中断方式完成数据采集,并以MSP430F169单片机作为运算及控制单元。考虑到普通的永磁无法形成梯度、线性的磁场分布,因此,在改进磁铁结构的基础上,提出了线性霍尔传感器非线性方法的测量方案,实现了对位置信号的无接触实时精确测量。实验结果表明,该霍尔变送器系统能实现对位置值的准确测量。